焊条电弧焊方法
了解焊条电弧焊的原理、工艺特点及应用范围；
能合理选用焊接材料；
能合理制定焊条电弧焊工艺；
掌握焊条电弧焊操作技术；
焊条电弧焊的原理、工艺特点
制定焊条电弧焊工艺；
掌握焊条电弧焊操作技术
对工艺制定及操作的掌握
一 认知焊条电弧焊
一、焊条电弧焊的特点
焊条电弧焊是最常用的熔焊方法之一。焊接过程如图1-1所示。在焊条末端和工件之间燃烧的电弧所产生的高温使药皮、焊芯和焊件熔化，药皮熔化过程中产生的气体和熔渣，不仅使熔池和电弧周围的空气隔绝，而且和熔化了的焊芯、母材发生一系列冶金反应，使熔池金属冷却结晶后形成符合要求的焊缝。
焊条电弧焊具有以下优点：
1.设备简单维护方便 2.操作灵活 在空间任意位置的焊缝，凡焊条能够达到的地方都能进行焊接。
3.应用范围广
焊条电弧焊具有以下缺点：
1.对焊工要求高
2.劳动条件差
3.生产效率低
二、坡口形式和焊接位置
1.接头和坡口形式
焊条电弧焊常用的基本接头有对接、搭接、角接和T形接头，如图l-2所示。不同的焊接接头以及不同板厚应加工成不同的坡口形式。对接接头常用的坡口形式如图1-3所示。板厚1～6mm时，用I形坡口；板厚增加时可选用Y形、X形和U形等各种形式的坡口。
2.焊接位置
熔焊时，被焊焊件接缝所处的空间位置，称为焊接位置，如图l-5所示。
(1)平焊位置 焊缝倾角0°焊缝转角90°的焊接位置称为平焊位置，如图1-5a所示。在平焊位置进行的焊接称为平焊。
(2)横焊位置 焊缝倾角0°，180°；焊缝转角0°，180°的对接位置称为横焊位置，如图1-5b所示。在横焊位置上进行的焊接称为横焊。
(3)立焊位置 焊缝倾角90°(立向上)，270°(立向下)的焊接位置称为立焊位置如图1-5c所示。在立焊位置上进行的焊接称为立焊。
(4)仰焊位置 对接焊缝倾角0°，180°；转角270°的焊接位置称为仰焊位置。如图1-5d所示。在仰焊位置上进行的焊接称为仰焊。
三、焊接参数的选择
焊条电弧焊焊接参数包括：焊条种类、牌号和直径，焊接电流的种类、极性和大小，电弧电压，焊道层次等。选择合适的焊接参数，对提高焊接质量和生产效率是十分重要的，下面分别讲述选择这些焊接参数的原则及它们对焊缝成形的影响。
1.焊条种类和牌号的选择
在相关的课程中已经讲述了焊条选择的原则。实际工作中主要根据母材的性能，接头的刚性和工作条件来选择焊条，焊接一般碳钢和低合金结构钢主要是按等强度原则选择焊条的强度级别，一般选用酸性焊条，重要结构选用碱性焊条。
2.焊接电源种类和极性的选择
通常根据焊条的类型选择焊接电源的种类，除低氢型焊条必须采用直流反接外，所有酸性焊条通常采用交流或直流电源均可以进行焊接。当选用直流电源时，焊接厚板用直流正接,焊薄板用直流反接。
3.焊条直径的选择
为提高生产效率，尽可能地选用直径较大的焊条。但用直径过大的焊条焊接，容易造成未焊透或焊缝成形不良等缺陷。
4.焊接电流的选择
焊接电流是焊条电弧焊最重要的工艺参数，也可以说是唯一的独立参数，因为焊工在操作过程中需要调节的只有焊接电流，而焊接速度和电弧电压都是由焊工控制的。焊接电流越大，熔深越大(焊缝宽度和余高变化都不大)，焊条熔化快，焊接效率也高
选择焊接电流时，要考虑的因素很多，如焊条直径，药皮类型、工件厚度，接头类型，焊接位置，焊道层次等。但主要由焊条直径，焊接位置和焊道层次决定的。
(1)焊条直径 焊条直径越粗，熔化焊条所需的热量越大，必须增大焊接电流，每种直径的焊条都有一个最合适的电流范围，表1-2给出了各种直径焊条合适的焊接电流的参考值。
还可以根据选定的焊条直径用下面的经验公式计算焊接电流。
I=10d2
式中 I—焊接电流(A)
d一焊条直径(mm)
(2)焊接位置 在平焊位置焊接时，可选择偏大些的焊接电流。横焊、立焊、仰焊位置焊接时，焊接电流应比平焊位置小10％～20％。
(3)焊道层次 通常焊接打底焊道时，特别是焊接单面焊双面成形的焊道时，使用的焊接电流较小，才便于操作和保证背面焊道的质量；焊填充焊道时，为提高效率，保证熔合好，通常都使用较大的焊接电流；而焊盖面焊道时，为防止咬边和获得较美观的焊道，使用的电流稍小些。
5.电弧电压
电弧电压主要影响焊缝的宽窄，电弧电压越高，焊缝越宽，因为焊条电弧焊时，焊缝宽度主要靠焊条的横向摆动幅度来控制，因此电弧电压的影响不明显。
6.焊接速度
焊接速度就是单位时间内完成焊缝的长度。焊条电弧焊时，在保证焊缝具有所要求的尺寸和外形，保证熔合良好的原则下，焊接速度由焊工根据具体情况灵活掌握。
7.焊接层数的选择
在厚板焊接时，必须采用多层焊或多层多道焊。多层焊的前一条焊道对后一条焊道起预热作用，而后一条焊道对前一条焊道起热处理作用(退火和缓冷)，有利于提高焊缝金属的塑性和韧性。每层焊道厚度不能大于4～5mm。
四、焊条电弧焊设备的使用与维护
1.对焊条电弧焊设备的要求
根据电弧燃烧的规律和焊接工艺的需要，对焊条电弧焊机提出下列要求：
（1）具有适当的空载电压
空载电压是焊接前焊机的两个输出端的电压。空载电压越高，越容易引燃电弧和维持电弧的稳定燃烧，但是过高的电压不利于焊工的安全。所以一般将焊机的空载电压限制在90V以下。
（2）具有陡降的外特性
这是对电弧焊机重要的要求，它不但能保证电弧稳定燃烧，而且能保证短路时不会因产生过大电流而将电焊机烧毁。一般电焊机的短路电流不超过焊接电流的1.5倍。
（3）具有良好的动特性
在焊接过程中，经常会发生焊接回路的短路情况。焊机的端电压，从短路时的零值恢复到工作值(引弧电压)的时间间隔不应过长(电压恢复一般不大于0.05s)。使用动特性良好的电焊机焊接，容易引弧，且焊接过程中电弧长度变化时也不容易熄弧，飞溅也少，施焊者明显感到焊接过程很“平静”，电弧很“柔软”。使用动特性不好的电焊机焊接，情况恰恰相反。
（4）具有良好的调节电流特性
焊接前，一般根据焊件材料、厚度、施焊位置和焊接方法来确定焊接电流。从使用角度要求，调节电流的范围越宽越好，并且能够灵活均匀地调节，以保证焊接质量。
（5）焊接结构简单、使用可靠、耗能少、维护方便
焊机的各部分连接牢靠，没有大的振动和噪声，能在焊机温升允许的条件下连续工作。同时，还应保证使用者的安全，不致引起触电事故。
2. 选择电弧焊机的方法
目前使用的弧焊机，按照输出的电流性质不同，可分为直流焊机和交流焊机两大类；按照结构不同，又可分为弧焊整流器、弧焊变压器和弧焊发电机三种类型。值得注意的是，弧焊发电机由于噪声大、耗能多而逐渐被淘汰；而逆变式弧焊整流器因其体积小、耗能少，将被广泛应用。在使用中可以根据产品技术要求、经济效益、工作条件及生产的实际需要来选择焊机种类，亦可参照各类焊机的优缺点来选择(见表1-3)。
3.焊条弧焊机的外部接线；
焊条弧焊机的外部接线主要包括开关、熔断器、动力线(电网到弧焊电源)和电缆(电源到焊钳、电源到焊件)的连接。图1-6.图1-7分别是弧焊变压器和弧焊整流器 的外部接线图。
4.弧焊电源的正确使用
弧焊电源是电弧的供电设备，在使用过程中要注意到对操作者的安全，避免发生人身触电事故。同时，要保证焊机的正常运行，防止焊机损坏。为了正确地使用焊机，应注意以下几点：
1）焊机的接线和安装应由专门的电工负责，焊工不应自行动手。
2）焊工合上或拉断刀开关时，头部不要正对电闸，防止因短路造成电火花烧伤面部。
3）旋转式直流弧焊机起动时，一定要使用○—Y一△起动器，不允许直接用刀开关起动。
4）当焊钳和焊件短路时，不得起动焊机，以免起动电流过大烧坏焊机。暂停工作时不准将焊钳直接搁在焊件上。
5）应按照焊机的额定焊接电流和负载持续率来使用，不要使焊机因过载而被损坏。
6）经常保持焊接电缆与焊机接线柱的接触良好，螺母要拧紧。
7）焊机移动时不应受剧烈振动，特别是硅整流焊机更忌振动，以免影响工作性能。
8）要保持焊机的清洁，特别是硅整流焊机，应定期用干燥的压缩空气吹净内部的灰尘。
9）当焊机发生故障时，应立即将焊机的电源切断，然后及时进行检查和修理。
10）工作完毕或临时离开工作场地时，必须及时拉断焊机的电源。
5.焊机常见故障的排除
当焊机发生故障时，必须及时处理才能保证其完好和生产的正常进行。
五、焊接测量器及使用
焊接测量器是一种精确测量焊缝的量规，使用范围很广，它可以测量焊接结构件及焊接零件的坡口角度，间隙宽度、焊缝高度等。其构造如图1-8所示。
使用量具时应避免磕碰划伤、接触腐蚀性气体和液体，保持量具表面清晰，量具用后应放入专用的封套内。
(1)焊件错边量及焊缝余高的测量 以焊件表面为测 量基准，用主尺和活动尺进行测量。测量时，主尺窄端面紧 贴测量基准面，使活动尺尖轻触被测面，然后在主尺上读出 测量值，如图1-9所示。
(2)坡口角度的测量 坡口角度测量可选择焊件接缝表面或焊件表面作为测量基准，用主尺和测角尺进行测量。测量时，将主尺大端面紧贴测量基准面，使测角尺的长端面轻触被测面，然后在主尺上读出测量值，如图1-10所示。
当选择焊件表面为测量基准时，在主尺上读出的测量值即为坡口角度值，如图1-10a所示，如果以接缝表面为测量基准时，其坡口角度值等于90。减去主尺读数值，如图l-10b．所示。
以焊缝侧的焊件表面为测量基准面，用主尺和活动尺进行测量，测量焊缝厚度时，将主尺45°端面紧贴基准面，使活动尺尖轻触焊缝表面，
在主尺上即可读出角焊缝厚度的测量值，如图1-11a所示。
测量焊脚尺寸时，将主尺大端面紧贴焊件表面并使主尺窄端面对准焊趾处，活动尺尖轻触焊件另侧表面，在主尺上读出焊脚尺寸的测量值，如图1-11b所示。
